Междолинное рассеяние электронов на фононах в сверхрешетках (GaAs)m(AlAs)n

• Автор: Никитина, Лариса Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Кристаллическая структура и свойства симметрии сверхрешеток (ОаАн)т( А1 Аб)п

2. Методы расчета электронного спектра

3. Методы расчета колебательного спектра

3.1 Феноменологические теории

3.2 Континуальные модели длинноволновых колебаний в сверхрешетках

3.3 Первопринципные подходы

4. Теория междолинного рассеяния электронов на коротковолновых фононах

4.1 Правила отбора для междолинных переходов

4.2 Междолинные деформационные потенциалы
5. Электрон-фононное взаимодействие в кристаллах АШВУ
6. Зонный спектр сверхрешеток (СаАз)т(А1Аз)„
6.1 Зонный спектр сверхрешеток с тонкими слоями
6.2 Зонный спектр сверхрешеток с толстыми слоями
7. Фононные спектры сверхрешеток (ОаАз)т(А1Аз)п
7.1 Фононный спектр сверхрешеток с тонкими слоями
7.2 Фононные спектры сверхрешеток с толстыми слоями
7.2.1 Фононы, локализованные в слоях сверхрешсток
7.2.2 Интерфейсные фононы в сверхрешетках
8. Расчет междолинных деформационных потенциалов в сверхрешетках
(СаАз)т(А1Аз)„
8.1 Междолинное рассеяние электронов в зоне проводимости ультратонких
сверхрешеток
8.2 Рассеяние электронов на фононах, запертых в слоях сверхрешеток
8.3 Рассеяние электронов на интерфейсных фононах
9. Заключение
10. Литература
Приложение 1. Параметры атомных псевдопотенциалов (Ку)
Приложение 2. Зависимость полной энергии кристаллов АШВУ от постоянной решетки
Приложение 3. Электронные спектры кристаллов АШВУ
Приложение 4. Фононные спектры кристаллов АШВУ
Приложение 5. Частоты фононов в соединениях АШВ'/
Приложение 6 . Междолинные деформационные потенциалы |/(, дг | для кристаллов АШВУ
Приложение 7. Деформационные потенциалы для локализованных в слоях
сверхрешеток фононов

Введение
Полупроводники с многодолинной зонной структурой представляют значительный интерес для разработки быстродействующих, многофункциональных электронных приборов. Поиск новых материалов в этом направлении концентрируется в основном вокруг бинарных полупроводников и их твердых растворов. В то же время искусственные сверхрешетки обладают гораздо более богатой зонной структурой с большим количеством конкурирующих минимумов, что создает благоприятные условия для проявления нелинейных эффектов типа отрицательной дифференциальной проводимости.
Полупроводниковые сверхрешетки были предложены в 1962 г. (первая публикация в этой области принадлежит Л.В. Келдышу [1]). В 1970 г. Лио Исаки [2] создал первые полупроводниковые сверхрешетки. Особое внимание авторы уделяли композиционным сверхрешеткам и показали наличие у таких “искусственных” периодических структур необычных кинетических свойств.
В формировании характерных сверхрешеточных свойств решающую роль играет зависимость физических величин от направления оси роста (г). Отсюда родилась новая область физики полупроводниковых приборов - “инженерия волновых функций” [3]. Этот термин подчеркивает отличие от физики более привычных приборов, известной как “зонная инженерия”, где основной задачей является управление зонной структурой в обратном пространстве.
Фундаментальную роль практически в любых процессах в твердом теле играет электрон-фононное взаимодействие. Достаточно хорошо изучены электрон — фононные процессы с участием длинноволновых фононов, связывающих электронные состояния в пределах одного экстремума (долины) в зонном спектре [4]. Для большинства практически важных полупроводниковых материалов имеются надежные экспериментальные значения внутридолинных

плотности, деформационных потенциалов для бинарных компонент. Формфакторы локальных атомных потенциалов выбирались в виде:

1 + /о«^
(2.32)
где Па - атомный объем. При определении параметров а-1а,Ь1а,с1а,/ъа,Раиспользовались также данные для разрыва валентных зон А1Ая/СгаАз: АЕ(Г 15У(СаАз)-Г|5у(А1Аз))=0.5 еУ. Найденные в работе [32] параметры потенциалов даны в прил.1. При расчетах зонной структуры формфакторы псевдопотенциалов обрезались при значении модуля волнового =3.53 а.и.
вектора -,тах , при этом учитывались плоские волны, которым
отвечают кинетические энергии, меньшие 5 Иу.
Построенные таким образом псевдопотенциалы при расчете зонного спектра требуют малого числа плоских волн (например, в точке Г (А=0) ОаАэ требуется 59 плоских волн), поэтому они эффективны для описания таких сложных систем, как сверхрешетки. Отметим, что модельные псевдопотенциалы [32] с успехом применялись для расчета электронных состояний систем с большой элементарной ячейкой: квантовых ям [82], проволок [83], точек [84]. Они обеспечивают описание электронного спектра наноструктур, содержащих -500000 атомов в элементарной ячейке, с точностью — 0,1 еУ.